高機能・高精度流体解析ソルバ SCULPTOR

次期バージョン　SCULPTOR V3.0のご紹介

実験計画法（最適ラテン超方格法）を用いた多目的最適化設計エンジンを搭載！

　　　

現バージョンV2.3には既に単目的の勾配法による最適化機能が搭載されていますが、次期バージョンV3.0では多目的最適化エンジンOCC（Optimization Control Center）が追加ます。最適化アルゴリズムとして、実験計画法（最適ラテン超方格法）が採用されます。
本機能により、SCULPTOR内のGUIによって多目的最適化の設定および実行が実現します。
従来必要であった他の汎用最適化ソフトウェアとの連携が不要となりますので、設計者がより実践的に多目的最適化に取り組むための環境を提供します。

エンジン吸気ポート形状に対するOCCの実行画面イメージ

▲エンジン吸気ポート形状に対するOCCの実行画面

多目的最適化設計の基本については、弊社による@IT MONOist連載記事「ターボ機器の流体解析と最適化設計」をご覧ください。

※多目的最適化設計アルゴリズムは有償オプション機能となります
※多目的最適化設計アルゴリズムは2011年秋リリース予定のSCULPTOR V3.0で搭載予定です。

SCULPTOR V2.3　新機能のご紹介

本バージョンアップでは、モーフィング定義を効率化するための様々な新機能を追加すると共に安定性・処理速度が大幅に向上し、より短時間で最適形状が得られます 。

◆ Back2CAD (バック・トゥー・キャド)
◆ ASDボリュームビルダー
◆ T-Spline ASDボリューム
◆ 形状フィッティング機能(Shrink & wrap)
◆ ASDボリュームのオーバーラップ
◆ 部分入出力機能（Case Clip)
◆ フリーズ時間とファイル入出力の高速化
◆ GUIが一新
◆ 円筒型ASDボリューム
◆ Windows64bit環境への対応
◆ その他追加機能

◆ Back2CAD (バック・トゥー・キャド)  ※オプション機能

Back2CADは、従来のメッシュを対象として作成されたASDボリュームによるモーフィングをCADジオメトリにも適用できる機能です。この機能により、最適化設計で得られた新しい形状（メッシュ）に対して行なわれたものと同一の変形をCADジオメトリにも適用することによって、CADシステムへ戻ることなく最適化形状をそのまま設計部門や試作部門へフィードバックすることができます。
Back2CADイメージ

▲ Back2CADによるジオメトリモーフィングフロー


※Back2CADは有償オプション機能となります。

◆ ASDボリュームビルダー　（※SCULPTOR V2.3搭載機能）

ASDボリュームビルダー機能は、モデル形状の表面を自動的に認識し、形状に沿ったASDボリュームを作成することができる機能です。ASDボリュームの制御点で構成される「面」を、以下の３ステップで形状に沿って次々に作成することができ、非常に簡単にASDボリュームが作成できます！

①制御点の面を加える方向(S/T/U)を指定
②初期断面数を指定し、断面を囲む制御点位置を調整
③設置対象面を移動させながら、次々に制御点列面を追加してゆく
ASDボリュームビルダー事例イメージ


◆ T-Spline ASDボリューム  ※オプション機能

SCULPTOR V2ではモーフィング定義を効率化するT-Spline搭載ASDボリュームがオプション機能として搭載されます。従来のNURBSベースのASDボリュームは頂点のみにコントロールポイントが配置されますが、T-Spline搭載ASDボリュームでは辺の上にもコントロールポイントを配置することが可能となります。このため、局所的に数多くのポイントを配置しても少ないコントロールポイント数で設定が可能となりますので、複雑な構造の曲面を変形するモーフィング定義において設定を効率化いたします。

   T-Splineによるコントロールポイント低減事例イメージ

▲ T-Splineによるコントロールポイント低減事例

右上図のファンモデルへの ASDボリューム設定の例では、コントロールポイント数は約半分、設定に要する時間はおよそ4割に縮減可能です。最適設計の効率化をさらに進めるT-Splineオプションのご利用をぜひご検討下さい。


◆ 形状フィッティング機能（Shrink & wrap）

形状フィッティング機能は、 ASDボリュームのコントロールポイントを自動的にモデル形状表面に移動させる機能です。従来は、手作業で行っていたポイントの形状表面への移動操作を早く簡単に行うことが可能になりました。デフォルトの直方体をベースとしたASDボリュームにはそのままフィットしない、翼やダクト形状に、ボタン１つクリックするだけでASDボリュームをフィットさせ、素早くモーフィング定義を行います。

 

 形状フィッテング機能によるASDボリューム作成イメージ

▲ 形状フィッテング機能によるASDボリューム作成


◆ ASDボリュームのオーバーラップ

今バージョンより、複数のASDボリュームを重ねて配置することが可能となりました。以前のバージョンでは、ASDボリュームの一部が重なった領域はモーフィングすることができませんでした。ASDボリュームのオーバーラップにより、簡単なASDボリュームを容易に組み合わせることができますので、複雑な変形定義を簡単に設定することが可能です。また、変形内容の異なるASDボリュームを複数重ねて配置することにより、モーフィングの自由度が飛躍的に向上します。

 

 オーバーラップしたASDボリュームによるモーフィング例イメージ

▲ オーバーラップしたASDボリュームによるモーフィング例


◆ 部分入出力機能（Case Clip)

部分入出力機能 (Case Clip) 機能は、解析メッシュの一部を切り取って読込、変形の各操作を行うものです。取り扱うデータサイズを小さくすることにより、操作性が向上し、データの読み書き時間が短縮することで大規模データのモーフィング定義が効率化されます。

 

 部分入出力機能の適用例イメージ

▲ 部分入出力機能の適用例


◆ フリーズ時間とファイル入出力の高速化

ASDボリュームと解析メッシュを関連付けるフリーズ処理、ならびにファイル入出力に要する時間は、いずれも、解析メッシュの要素数とASDボリュームのコントロールポイント数の両者に比例します。SCULPTOR V2ではこれらの処理速度が従来の2倍以上に向上しました。


◆ GUIが一新

SCULPTOR V2は、以前のバージョンからGUIが全面的に変更されました。階層構造のないメニューボタン配置により、視覚的にわかりやすく操作性の良い画面構成となっています。またメッシュ形状のグラフィック表示と各項目設定が同一のウインドウ上にまとめられることにより、設定作業中の視点変更がスムーズに行われます。

 

 SCULPTOR　V2GUIイメージ

▲ SCULPTOR V2 のGUI


◆ 円筒型ASDボリューム

円筒座標系への対応が可能となり、半径方向、周方向の変形定義が簡単になります。これまで周期境界を有する単翼モデルを取り扱う場合はデカルト座標から r-θ-zの座標値に変換されたデータによりメッシュモーフィングによる羽根形状最適化を行っていました。SCULPTOR V2では円筒型ASDボリュームを新たに搭載し、ターボ機械の翼形状モーフィング定義を大幅に効率化します。さらにインデューサ羽根やボリュートケーシングの様に360°を超える展開角を有する構造に適用範囲が拡大されます。

 

 円筒座標ASDによるファンモデル翼形状モーフィング事例イメージ

▲ 円筒型ASDによるファンモデル翼形状モーフィング事例


◆ Windows 64bit環境への対応

SCULPTOR V2よりWindows64ビット対応モジュールが追加されます。Windows XP 64やWindows Vistaにおいて64ビットのアプリケーションとして動作しますので、数千万要素規模の解析メッシュデータの取扱いが可能になります。


◆ その他追加機能

＊ASDボリュームのコピーが可能になりました。
＊他モデルで適用した ASDボリュームのインポートが可能になりました。
＊マウスクリックによる点列面の挿入・削除機能が追加されました。
＊グループ変数モードによるモーフィング（Modify Geometry by custom group）
＊ユーザ定義座標系が新規搭載
＊任意平面による解析モデルの切り取り表示機能（Cutting Plane）